[发明专利]一种气辅成型玻纤增强尼龙6工程塑料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种气辅成型玻纤增强尼龙6工程塑料及其制备方法，属于材料技术领域。

背景技术

玻纤增强尼龙6具有优异的物理机械性能，耐油、耐磨，易加工，热变形温度高，化学稳定性和电绝缘性良好，因而被广泛应用地应用于汽车、家电、电子、电器等领域。玻纤增强尼龙6在汽车方面的应用已非常广泛，如：汽车进气歧管、散热风扇、工具箱、汽车座椅等。由于汽车门把拉手等属于外观件，对产品的表面光洁度要求较高。另外，随着节约成本意识的提高和注塑工艺的不断发展，气辅注塑成型已经被广泛的应用，这就要求尼龙树脂具有较高熔体强度的同时又有良好的流动性。常规的玻璃纤维增强尼龙6由于玻纤跟尼龙6两相界面不易良好结合且流动性差，容易导致产品表面出现玻纤外露现象，使产品表面粗糙、发花，从而限制了这种材料在对表面光洁度或美观程度要求高的外观件上的应用，不适合用于气辅注塑成型。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种综合性能好，成本低，外观好的，适合用于气辅注塑成型的玻纤增强尼龙6工程塑料。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种气辅成型玻纤增强尼龙6工程塑料，所述工程塑料包括如下组分及重量百分比：

尼龙6树脂50-65wt％；

无碱玻璃纤维10-35wt％；

表面处理后的碳纤维3-10wt％；

芳纶纤维3-10wt％；

相容剂3-8wt％；

流动改性剂1-5wt％；

抗氧剂0.5-1wt％。

本发明的工程塑料以尼龙6树脂为基体，通过同时复配添加无碱玻璃纤维、表面处理后的碳纤维、芳纶纤维，通过三种纤维的协同作用，共同强化树脂，提高工程塑料的强度、耐高温、耐高压性能。其中，经表面处理后的碳纤维表面的含氧量明显增多，特别是空气氧化处理后，碳纤维表面的含氧量大幅度提高。随着含氧量的增加，碳纤维表面被活化，改善了碳纤维与基体尼龙6的浸润性，特别是—COOH的大量增加，不仅提高了碳纤维表面的含氧官能团，而且还提高了碳纤维的比表面积，从而改善塑料的界面结合状况，提高工程塑料的强度。当表面处理后的碳纤维与无碱玻璃纤维、芳纶纤维共同使用，共同强化树脂，同时配伍其他的相容剂、流动改性剂及抗氧剂，以克服尼龙的熔体强度低、抗熔垂能力差、熔体粘度对温度敏感并在熔点附近会突然降低、容易结晶等技术问题，以及克服现有玻璃纤维增强尼龙材料不适合用于气辅注塑成型和各向异性等技术问题，同时大幅度提高该材料的刚性和硬度、耐热性、尺寸稳定性、抗低温性、耐老化，并使得该工程塑料适合气辅注塑成型。

作为优选，在上述气辅成型玻纤增强尼龙6工程塑料中，所述的尼龙6树脂的粘度为2.2-2.7。将尼龙6树脂的粘度控制在此范围，可以提高无碱玻璃纤维和尼龙6之间更好的相容。

作为优选，在上述气辅成型玻纤增强尼龙6工程塑料中，所述的无碱玻璃纤维的表面涂覆有氧化石墨烯涂层。

本发明在无碱玻纤的表面涂覆的氧化石墨烯涂层增加了无碱玻纤的力学性能，显著提高了无碱玻璃纤维的强度和弯曲模量，从而提高了最终工程塑料的力学性能。氧化石墨烯是在石墨烯的表面通过化学方法引入大量的活性基团，可增加氧化石墨烯与尼龙6的相容性，本发明中采用十六烷基三甲基溴化铵通过Hummers法改性制得。经过氧化处理后的氧化石墨烯仍保持石墨烯的层状结构，但在每一层的石墨烯单片上引入了许多氧基功能团，这些功能团可以增加与尼龙6的接触，从而使氧化石墨烯和尼龙6的连接更紧密。当材料受到外力拉伸时，无碱玻璃纤维增强高尼龙6的分子链沿着拉伸方向取向，同时分子链之间产生滑移，使得材料的断裂伸长率提高。氧化石墨烯与尼龙6高分子链之间形成强的相互作用，起到了交联点的作用，当工程塑料受到外力拉伸时，更多的尼龙6高分子链产生滑移，从而提高了断裂伸长率。

进一步优选，所述氧化石墨烯涂层的厚度为0.3-0.8μm。

作为优选，在上述气辅成型玻纤增强尼龙6工程塑料中，所述的无碱玻璃纤维为短切玻璃纤维，短切玻璃纤维的长度为1.5-4.5mm，直径为9-14μm。玻璃纤维直径越细，长度越长，玻璃纤维的增强效果会有所上升，但当达到某一临界点时，增强效果不再增加，反而降低，此外当玻璃纤维太细时，易被螺杆剪切成细微粉末，从而失去玻璃纤维的增强作用。

作为优选，在上述气辅成型玻纤增强尼龙6工程塑料中，所述的芳纶纤维为短切芳纶纤维，短切芳纶纤维的长度为1-4mm。